Sono strumenti essenziali per la rigenerazione tissutale guidata, utilizzate per promuovere la guarigione dell’osso e del legamento parodontale. Questo articolo esplora le diverse tipologie di membrane, i loro vantaggi e svantaggi e le applicazioni cliniche più comuni.
In parodontologia, le membrane sono utilizzate principalmente nelle tecniche rigenerative parodontali, che si suddividono in rigenerazione ossea guidata (Guided Bone Regeneration - GBR) e rigenerazione guidata dei tessuti molli (Guided Tissue Regeneration - GTR). Entrambe sono tecniche di chirurgia ricostruttiva che, per consentire la rigenerazione di tessuti duri e molli, utilizzano membrane barriera, elementi di fondamentale importanza per garantire chiusura primaria della ferita, angiogenesi, creazione/mantenimento dello spazio e stabilità del coagulo iniziale.
GBR e GTR sono solitamente considerati sinonimi, ma in realtà non sono la stessa cosa. La GTR è stata introdotta a metà degli anni Ottanta e includeva procedure volte a rigenerare, mediante una membrana barriera che tenesse le cellule epiteliali lontane da superficie radicolare, tessuti parodontali e osso perduti (Dimitriou et al., 2012; Siaili et al., 2018). Nello stesso periodo si sviluppa, a partire dalla GTR, la GBR, tecnica che prevede la rigenerazione del solo tessuto osseo sempre mediante l’utilizzo di una membrana barriera, utilizzata per trattare le atrofie ossee prima o contestualmente al posizionamento di impianti (Donos et al., 2015; Sheikh et al., 2017).
Per essere utilizzata come dispositivo medico, una membrana deve soddisfare requisiti fondamentali: essere biocompatibile, avere proprietà cellulo-occlusive, essere integrata dal tessuto ospite, essere clinicamente maneggevole, essere in grado di delimitare uno spazio e possedere proprietà meccaniche e fisiche appropriate.
La membrana deve garantire un accettabile livello di biocompatibilità. Non dovrebbe generare reazioni avverse nei tessuti circostanti, né contrastare l’obiettivo che con la guarigione si vorrebbe raggiungere, né essere nociva per il paziente.
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La membrana, per essere considerata ottimale, dovrebbe avere un’occlusività tale da impedire la formazione di tessuto fibroso, fattore che potrebbe prevenire o ritardare la formazione di osso. La occlusività è strettamente correlata alla porosità della membrana, elemento che influenza grandemente la potenzialità di una cellula a invadere lo spazio delimitato dalla membrana stessa.
Le membrane devono risultare impermeabili alle cellule epiteliali o ai fibroblasti gengivali (in caso di impianti dentali) per non consentire a queste cellule a rapido sviluppo di invadere il difetto, inibendo l’infiltrazione e l’attività delle cellule osteogenetiche. La dimensione dei pori può anche condizionare la capacità di sostegno ai tessuti che il materiale deve garantire.
Poiché l’integrazione tissutale è l’elemento chiave di tutte le tecniche di rigenerazione tissutale, l’integrazione nel tessuto ospite è certamente un requisito fondamentale anche per le membrane. È ormai ampiamente dimostrato che l’integrità strutturale della membrana e una sufficiente adattabilità dei suoi margini al tessuto osseo circostante costituiscono prerequisiti fondamentali per ottenere una predicibile neoformazione di osso.
L’integrazione tissutale, infatti, stabilizza i processi di guarigione delle ferite e fa sì che si crei quel sigillo tra osso e materiale capace di evitare l’integrazione di tessuto connettivo fibroso nel sito del difetto. L’integrazione tissutale tra la membrana e i margini ossei adiacenti dipende dalla capacità del materiale di garantire spazio con la membrana: un materiale troppo rigido non sarebbe in grado di modellare la forma del sito del difetto.
Una membrana dovrebbe essere pratica nell’uso clinico, particolarmente in odontoiatria. Una membrana troppo morbida impossibile da utilizzare ripetutamente durante una delicata procedura clinica quale può essere un intervento di chirurgia implantare o una membrana troppo rigida difficile da modellare e i cui bordi taglienti possano perforare i tessuti gengivali, con conseguente esposizione della membrana stessa, possono essere causa di complicazioni postoperatorie tali da condurre al fallimento della procedura.
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È stato dimostrato che nella GBR le membrane non riassorbibili hanno, rispetto alle membrane riassorbibili, una rigidità più appropriata, e offrono un ottimo risultato in termini di altezza e larghezza di osso neoformato.
La membrana dovrebbe avere una rigidità tale da creare uno spazio coerente con l’entità di rigenerazione che si vuole ottenere e dovrebbe assicurare che questo spazio sia mantenuto tutto il tempo necessario alla formazione al suo interno del tessuto desiderato, garantendo un supporto adeguato al tessuto, anche in caso di difetti ampi.
La membrana dovrebbe essere sufficientemente duttile per fornire la geometria più adatta per una ricostruzione funzionale, ma anche sufficientemente rigida per opporsi alla pressione esercitata dalle forze esterne. Se la membrana collassasse nel difetto, il volume dello spazio da rigenerare si ridurrebbe e non sarebbe possibile ottenere il risultato ottimale. Tale caratteristica è legata allo spessore della membrana.
Esistono quattro tipi principali di membrane non riassorbibili utilizzate per le procedure rigenerative parodontali: griglie in titanio; membrane in PTFE rinforzate in titanio; membrane in e-PTFE (forma espansa di PoliTetraFluoroEtilene); membrane in d-PTFE (PoliTetraFluoroEtilene ad alta densità). Le principali caratteristiche che le accomunano sono la biocompatibilità e l’inerzia (Bottino e Thomas, 2015 - Elgali et al., 2017).
Le griglie in titanio, così come le membrane in PTFE rinforzate in titanio, sono rigide e caratterizzate da una grande stabilità biomeccanica e dalla capacità di mantenere la loro forma (Iviglia et al, 2019). La grande rigidità delle griglie in titanio garantisce un effetto barriera che dura fino alla loro rimozione; perciò, sono preferite nella correzione di molti gravi difetti dell’osso alveolare (Chiapasco e Cosentini, 2018 - Ghavimi et al., 2020): solo se capaci di mantenere lo spazio, infatti, saranno in grado di permettere la proliferazione cellulare e la conseguente rigenerazione.
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Poiché è stato dimostrato che la griglia in titanio determinava un grado di rigenerazione molto superiore alla membrana in PTFE, si è pensato di aumentare la rigidità della membrana in PTFE inserendo al suo interno un’armatura in titanio. Questa modifica ha apportato due vantaggi: migliorare la capacità della membrana di conservare lo spazio durante il periodo di guarigione e consentire una modellabilità che la rendeva adattabile a una grande varietà di difetti.
La rigidità delle membrane non riassorbibili è però anche fonte di complicanze postoperatorie. Tra queste, la più frequente è l’esposizione della membrana, che può avvenire precocemente o in momenti diversi della guarigione. Una spiegazione plausibile di tale evento è l’alta tensione esercitata dalla membrana sui tessuti molli: unita alla scarsa perfusione, essa genera deiscenze dei tessuti molli e necrosi del tessuto gengivale a contatto con la membrana barriera (Elgali et al, 2017 - Sheikh et al., 2017).
Una volta esposta nel cavo orale, c’è un altissimo rischio di infiltrazione batterica con conseguente infezione dei tessuti circostanti (Camps-Font et al, 2018). Quando ciò avviene, nella maggior parte dei casi è meglio procedere alla rimozione della membrana prima della guarigione completa, per non pregiudicare il risultato auspicato (Chiapasco e Casentini, 2018).
Un’altra caratteristica importante delle membrane non riassorbibili è la porosità. La dimensione dei pori influenza moltissimo il grado di rigenerazione ossea nello spazio sottostante: più una membrana è occlusiva, tanto più condiziona l’invasione delle cellule dei tessuti molli nel difetto. La presenza di pori facilita la diffusione di fluidi interstiziali, ossigeno, nutrienti e sostanze bioattive sulla crescita cellulare, fondamentali per la rigenerazione ossea e dei tessuti molli (Schmid et al, 1994).
È stato però dimostrato che pori di grandi dimensioni inficiano la capacità occlusiva della membrana poiché consentono alle cellule dei tessuti molli di attraversare la membrana e riempire il difetto, impedendo l’ingresso e l’attività delle cellule osteogenetiche. Inoltre, pori di grandi dimensioni (5-30 μm) nelle membrane in e-PTFE facilitano la contaminazione batterica e l’aderenza dei tessuti molli (Bartee, 1995).
Le membrane in e-PTFE, storicamente considerate il gold standard per la GBR, sono state progressivamente sostituite dalle membrane in d-PTFE. La loro porosità di calibro più piccolo riduce il rischio di contaminazione batterica tanto che possono essere lasciate esposte nella cavità orale e proteggono le ferite chirurgiche dal rischio potenziale di contaminazione batterica (Siaili et al, 2018). La bassa porosità conferisce alle membrane in PTFE una bassa adesione ai tessuti molli, cosa che rende molto facile la loro rimozione senza la necessità di intervenire nuovamente.
Di contro, questa minima integrazione dei tessuti con la membrana in d-PTFE potenzialmente può creare problemi alla formazione del coagulo iniziale, alla stabilizzazione della ferita e alla stabilità della membrana stessa. Comportamento diverso hanno le griglie in titanio che, nonostante abbiano una struttura macroporosa in teoria favorente la migrazione di cellule non osteogenetiche dei tessuti molli all’interno del difetto, risultano essere le membrane dal risultato più predicibile nella rigenerazione ossea di difetti orizzontali e verticali.
L’uso di membrane non riassorbibili è stato criticato perché costringe il paziente a subire un secondo intervento per la rimozione da 16 a 24 settimane dopo il primo intervento, necessità che, oltre a creare disagio aggiuntivo, può interferire con il processo di guarigione e incide su tempi e costi della terapia.
Possono essere di origine naturale (animale o umana) o sintetiche. La loro caratteristica è rimanere intatte, creando una barriera fisica per il tempo durante il quale la rigenerazione è completata, per poi venire gradualmente idrolizzate e metabolizzate fino a completa decomposizione (Bottino e Thomas nel 2015 hanno dimostrato che sia la membrana sia i prodotti della sua decomposizione sono sicuri).
Il riassorbimento elimina il rischio potenziale di complicazioni legate alla presenza a lungo termine di materiali estranei e la necessità di reintervento finalizzato alla rimozione della membrana, con riduzione del dolore e risparmio economico per il paziente. Un elemento da considerare nella scelta di una membrana riassorbibile è la sua velocità di riassorbimento, che dovrà essere pari alla velocità con cui tessuti molli e/o l’osso si rigenerano onde evitare il collasso della membrana stessa (Zhang et al., 2020).
Sono le membrane riassorbibili più utilizzate: il collagene, componente del tessuto connettivo, ha un ruolo fondamentale nel supporto strutturale e nella comunicazione cellula-matrice. Il collagene risulta interessante per la GBR per le sue molte qualità: bassa antigenicità, alta biocompatibilità, eccellente affinità cellulare (Soldatos et al., 2017) e capacità di promuovere l’emostasi e la chemiotassi del legamento parodontale e dei fibroblasti gengivali (Locci et al., 1997).
Molti studi hanno dimostrato come le membrane in collagene favoriscono la guarigione delle ferite e la rigenerazione ossea. Il principale svantaggio è la scarsa rigidità, per cui il loro uso trova applicazione in quei difetti ossei, come deiscenze ossee o fenestrazioni, dove non sono richieste stabilità e fissaggio.
Le membrane in collagene di derivazione animale, composte principalmente da collagene di tipo I e/o di tipo III, originano da tessuti bovini o suini (tendini, derma e intestino tenue) e hanno una degradazione diversa in relazione alla diversa fonte animale. Il tempo della degradazione del collagene che compone una membrana può non essere compatibile con il tempo che la rigenerazione tissutale necessita, ovvero la membrana potrebbe essere riassorbita troppo velocemente.
Per ovviare al problema e potenziare le proprietà meccaniche di tali membrane sono stati sviluppate varie tecniche di cross-linking fisico/chimico. Tali tecniche prevedono l’uso di raggi ultravioletti, trattamento con sostanze chimiche quali glutaraldeide, 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodimmide cloridrato (EDC). Sebbene il cross-linking chimico abbia determinato un incremento di stabilità del collagene, i residui delle sostanze chimiche usate (ammidi o aldeidi) sono stati causa di importante risposta infiammatoria nel sito di posizionamento della membrana.
La prevedibilità della membrana in collagene, dunque, non dipende solo dall’origine del collagene, ma anche dal tipo di trattamenti ai quali è stata sottoposta (decellularizzazione, sterilizzazione e metodica di cross‑linking). Sostanze naturali come genipina o D-ribosio sembrano essere agenti di cross-linking sicuri, atossici, non immunogenici in grado di generare membrane in collagene con grande resistenza meccanica e...
Le membrane venivano prodotte in varie configurazioni, permettendo di ottenere un alto livello di fissazione nelle aree cervicali dei denti. Grazie agli esperimenti condotti dal team di Nyman, è stato proposto un nuovo materiale per membrane basato su politetrafluoroetilene e "Millipore". In seguito, questo materiale è stato chiamato "Gore‑Tex".
Per la prima volta la tecnica di rigenerazione guidata è stata applicata durante un'operazione a lembo nel 1982 sotto la guida di S. Nyman. Per prevenire l'adesione del cemento con le cellule del lembo gengivale nell'area della radice esposta, nonché per prevenire la crescita delle cellule epiteliali, è stato utilizzato un filtro Millipore. Questo filtro è stato posizionato nello spazio tra la superficie delle radici e il lembo mucoperiosteo, fornendo le premesse per la ricostruzione del legamento parodontale.
Attingendo a oltre 35 anni di ricerca nella tecnologia delle membrane, Gore ha sviluppato laminati che forniscono protezione non solo dall’acqua, ma anche da sangue, fluidi corporei, sostanze chimiche, calore e fiamme e molti altri pericoli. Nel 1969 Bob Gore scoprì il politetrafluoroetilene espanso (ePTFE), il rivoluzionario polimero idrofobo che è diventato il cuore delle nostre tecnologie a membrana brevettate.
La membrana GORE‑TEX contiene oltre 1,4 miliardi di pori per centimetro quadrato. I pori sono circa 20.000 volte più piccoli di una goccia di acqua, ma circa 700 volte più grandi di una molecola di vapore acqueo. La struttura microporosa delle nostre membrane in ePTFE ha pori che sono circa 20.000 volte più piccoli di una goccia d’acqua, quindi l’acqua non può penetrarli.
La membrana GORE‑TEX è estremamente sottile (circa 0,01 mm). Per ottenere questo effetto, si parte da un tessuto tradizionale che viene reso impermeabile inserendo questa membrana estremamente sottile fra due strati di tessuto. Ne risulta un laminato a tre strati: un tessuto esterno tecnico, la membrana Gore‑Tex, e una fodera interna.
Poiché il PTFE è chimicamente inerte, le membrane GORE‑TEX sono la base perfetta per creare barriere resistenti alla contaminazione da rischi chimici e biologici. Le membrane vengono trasformate in film integrando materiali aggiuntivi nella struttura ePTFE, come i materiali oleorepellenti (che lasciano scivolare via le sostanze oleose). Diversi tipi di membrane (o film) vengono applicati a tessuti ad alte prestazioni per formare laminati durevoli che mantengono il corretto equilibrio delle proprietà presenti nei singoli componenti.
Le membrane in ePTFE sono state storicamente considerate il gold standard per la GBR. Le membrane in e-PTFE sono state usate per creare una barriera tra superficie radicolare o sito implantare e i tessuti molli, impedendo la migrazione di cellule epiteliali e fibroblasti e favorendo la proliferazione delle cellule osteogenetiche.
Le membrane GORE‑TEX, con la loro struttura microporosa, hanno pori di dimensioni tali da ridurre il passaggio dei liquidi ma permettere scambi gassosi e diffondere nutrienti importanti per la rigenerazione. Tuttavia, pori di grandi dimensioni inficiano la capacità occlusiva della membrana poiché consentono alle cellule dei tessuti molli di attraversare la barriera e facilitano la contaminazione batterica.
La bassa porosità conferisce alle membrane in PTFE una bassa adesione ai tessuti molli, cosa che rende molto facile la loro rimozione senza la necessità di intervenire nuovamente. Di contro, questa minima integrazione dei tessuti con la membrana in d‑PTFE potenzialmente può creare problemi alla formazione del coagulo iniziale, alla stabilizzazione della ferita e alla stabilità della membrana stessa.
La grande rigidità delle griglie o rinforzi determina un effetto barriera duraturo, ma aumenta il rischio di esposizione della membrana a causa dell’alta tensione sui tessuti molli. Per limitare il rischio che si verifichi questa complicanza, il clinico dovrebbe verificare la quantità di mucosa cheratinizzata presente, la profondità del fornice vestibolare, il grado di mobilizzazione del lembo, le caratteristiche del sito dove è collocata la ferita, dimensione e tipo della membrana utilizzata, cioè tutti i fattori identificati come predisponenti l’esposizione della membrana (Garcia et al, 2018).
Viene preparato un lembo mucoperiostale per accedere al difetto osseo, che deve essere sagomato in modo tale da coprire completamente e senza tensione la superficie della membrana sopra il difetto osseo. La membrana deve essere modellata con un margine extra, affinché i suoi bordi coprano il difetto osseo di 4-5 mm. Per ottenere la stabilità dello spazio sotto la membrana, i bordi della membrana vengono inseriti sotto il periostio.
Utilizzando forbici chirurgiche, durante l'intervento viene ritagliato un pezzo di membrana della configurazione necessaria per il quadro clinico specifico, tenendo conto della topografia e delle dimensioni del difetto osseo. La particolarità del materiale risiede nel fatto che la membrana ha una microstruttura porosa aperta, dove cresce il tessuto connettivo, fissandosi saldamente.
Per prevenire lo spostamento della membrana tessile sintetica all'interno del difetto osseo, lo spazio sotto la membrana viene riempito con vari materiali osteoplastici. Quando tutti gli strati sono posizionati, il lembo mucoperiostale viene riposizionato, dopodiché viene suturato con punti nodali o a materasso. È consigliabile scegliere per le suture un materiale omologo - un filo prodotto in lega di nickel‑titanio.
La scelta della membrana dovrebbe tenere conto della natura del difetto osseo, della necessità di mantenimento dello spazio, della qualità dei tessuti molli e della preferenza per evitare reinterventi. Membrane rigide o rinforzate sono preferibili nei difetti orizzontali e verticali che richiedono supporto strutturale, mentre membrane riassorbibili in collagene sono indicate in difetti minori dove non è richiesto un elevato sostegno meccanico.
La valutazione clinica preoperatoria deve includere la quantità di mucosa cheratinizzata, la profondità del fornice vestibolare, il grado di mobilizzazione del lembo e la pianificazione della stabilità primaria del lembo per ridurre il rischio di esposizione della membrana.
| Tipo | Vantaggi | Svantaggi | Indicazioni |
|---|---|---|---|
| e‑PTFE / d‑PTFE (GORE‑TEX) | Alta biocompatibilità, impermeabile, mantiene spazio | Richiede rimozione (non riassorbibili), rischio esposizione | Difetti ossei che richiedono barriera duratura |
| Griglie/telai in titanio | Massima rigidità e stabilità spaziale | Rischio di deiscenza e necessità di rimozione | Difetti orizzontali/verticali ampi |
| Collagene riassorbibile | Biocompatibile, elimina reintervento | Scarsa rigidità, riassorbimento precoce possibile | Difetti superficiali, deiscenze, fenestrazioni |
La membrana GORE‑TEX, grazie alla sua microstruttura e alle proprietà fisico‑chimiche del PTFE, rappresenta una soluzione tecnologica potente per alcune applicazioni di GBR, ma la sua scelta deve essere valutata caso per caso alla luce delle esigenze di stabilità dello spazio, integrazione tissutale e rischio di complicanze.
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